[ROAD TO CCIE] COLLISION DOMAIN과 CSMA/CD

최근 재미있는 언어(KOTLIN에 빠져있습니다...)에 빠져서 블로그를 잘 안 하다가 "아 맞다 CCIE시험도 있지" 생각이 나서 다시 포스팅합니다. OSI의 Layer를 알아보았던 저번 포스팅에 이어 이번엔 네트워크의 기본이자 스위치에 대한 이해를 하기 위해 필수적인 개념인 충돌 도메인(Collision Domain)과 CSMA/CD기법에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

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충돌(Collision) 이란

다음과 같이 HUB가 없는 PC3대가 버스형으로 구성된 네트워크를 가지고 있다고 가정할 때 "충돌"이라는 것은 아래그림의 상황이 됩니다.

<충돌상황.png>

회선이 하나밖에 없으니, PC A -> PC B 인 패킷과 PC C -> PC A인 패킷이 동시에 전송되는 경우 회선은 이를 한 번에 전송할 수 없습니다. 만약 동시에 전송하려는 경우 위와 같은 "충돌" 상황이 일어납니다.

 

충돌 도메인(Collision Domain)이란 

충돌한 프레임이 전파되어 영향을 받게되는 영역을 충돌 도메인 이라 함.

- 출처 : 정보통신기술용어 해설 http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=2490 -

 

이 "충돌"이 일어날 수 있는 같은 네트워크 세그먼트 구역을 우리는 "충돌 도메인(Collision Domain)" 이라고 칭합니다.

 

"충돌"이 발생하면 패킷은 재전송까지 일정 시간을 기다리게 되기때문에 "충돌"은 전체적인 네트워크의 성능 저하를 야기합니다. 또한 많은 네트워크 세그먼트가 한 충돌 도메인에 접속하면 할수록 회선 효율은 그만큼 감소합니다.

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CSMA/CD

충돌을 회피하기위해서 네트워크 표준 프로토콜인 Ethernet은 CSMA/CD라는 해결책을 제시합니다. 이 방법은 현대적인 네트워크 장비에도 사용하는 Ethernet의 핵심기술로 통용됩니다. 약어를 보면 이 기술을 유추할 수 있습니다.

 

"Carrier Sense Multiple Access / Collision Domain"

 

직역하면 "전송감지 다중 접근 / 충돌 도메인"이라는 기괴한 이름을 가지고 있습니다. 이름은 이래도 기술의 동작을 정말 잘 설명한 이름입니다. 동작은 아래의 순서로 진행됩니다.

 

1. 네트워크장비는 충돌 도메인에 누군가 전송을 하지는지 감지(전송 감지)

2. 회선의 사용이 없다면 전송을 시도(다중 접근)

3. 전송에 실패했다면 한 충돌 도메인에서 다시 전송할 수 있을 때까지 대기

 

고려해야 되는 점은 이 CSMA/CD가 동시 전송이라는 해결책을 마련하지는 않습니다. 아직 우리의 통신은 반이중 통신(Half-Duplex) 상태입니다.

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허브와 스위치의 충돌 도메인 비교

허브는 모든 세그먼트를 같은 충돌 도메인에 묶는 역할을 합니다. 만약 네트워크 장비가 N대가 붙는 다면 회선 효율은 1/N이 됩니다.

 

반면 스위치는 FORWARDING이라는 2 계층에 핵심적인 기술을 활용하여 인터페이스별 충돌 도메인을 나눌 수 있습니다. 따라서 "모든 포트에 같은 회선 효율을 보장한다"라고 이야기합니다.

다음 시간에는 스위치의 핵심기술인 포워딩에 대해서 알아보도록 하겠습니다.